本發(fā)明屬于石油開采，具體涉及一種適用于低滲儲(chǔ)層深部調(diào)驅(qū)的非均勻膨脹凝膠顆粒制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、注入流體沿著裂縫、高滲層位或者高滲透條帶等優(yōu)勢(shì)滲流通道竄流，會(huì)造成注入流體低效、無(wú)效循環(huán)，大幅降低油氣采收率。同時(shí)，儲(chǔ)層中的竄流問題是伴隨儲(chǔ)層壓裂改造、油氣田開發(fā)全生產(chǎn)周期以及全生成措施的必然問題。因此，解決注入流體竄流、擴(kuò)大波及體積是提高油氣采收率的關(guān)鍵。聚合物、功能性聚合物等可以通過(guò)增加水相粘度發(fā)揮流度控制作用，可以抑制優(yōu)勢(shì)滲流通道的形成和擴(kuò)展。但是聚合物仍然為均相流體，其對(duì)注采剖面的改善效果有限；此外，雖然地下凝膠具有封堵強(qiáng)度大的優(yōu)勢(shì)，但是其存在成膠不可控和污染低滲層等缺點(diǎn)。因此，預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒、聚合物微球等顆粒堵劑得到了廣泛研究，其具有選擇性封堵高滲條帶、彈性變形深部封堵的優(yōu)勢(shì)。但是，凝膠顆粒為固液分散體系，一旦其吸水膨脹后粒徑將大幅增加，限制了其注入性。因此，有必要研究一種儲(chǔ)層條件響應(yīng)型的凝膠顆粒，其在注入過(guò)程中保持吸水膨脹前小粒徑、易注入狀態(tài)，而在儲(chǔ)層條件下基于物理變化后發(fā)生吸水膨脹，起到孔喉封堵的作用。

2、通常的儲(chǔ)層響應(yīng)條件包括溫度、礦化度、壓力等。目前針對(duì)儲(chǔ)層響應(yīng)型凝膠的技術(shù)主要包括：耐溫抗鹽粘彈性聚合物凝膠顆粒和調(diào)驅(qū)劑及其制備方法和應(yīng)用(cn111087536b)、一種溫度響應(yīng)型自組裝調(diào)驅(qū)體系及其應(yīng)用(cn112898958b)、一種調(diào)驅(qū)用溫敏性聚合物納米微球及其制備方法(cn113801267a)、溫度響應(yīng)型凝膠堵劑及其制備方法、應(yīng)用(cn115490882a)、一種溫度響應(yīng)型體膨顆粒及其制備方法與應(yīng)用(cn115678054a)等。上述技術(shù)著眼于高級(jí)的改性方法以及耐溫性能的提升，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)溫度響應(yīng)，但是為一次響應(yīng)，不具備多層響應(yīng)、彈性顆粒非均勻膨脹的特性。例如，中國(guó)石油化工股份有限公司于2021年06月18日申請(qǐng)的《溫度響應(yīng)型凝膠堵劑及其制備方法、應(yīng)用》(cn202110678564.0)。該專利將羥丁基殼聚糖加入水中，熔解升溫靜置，得到溫度響應(yīng)型凝膠堵劑；其中，所述羥丁基殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.8％，優(yōu)選為0.2～0.6％，更優(yōu)選為0.3～0.5％。該種凝膠體系可以改善目前常規(guī)凝膠堵劑由于沖稀和擴(kuò)散作用導(dǎo)致的分相沉淀、注入困難以及成膠能力差的問題，從而達(dá)到深部液流轉(zhuǎn)向、擴(kuò)大波及體積，提高采收率的目的。該類技術(shù)的缺點(diǎn)主要是所述凝膠堵劑溫度響應(yīng)為一次性響應(yīng)，且凝膠顆粒呈爆發(fā)式膨脹，即凝膠顆粒一旦發(fā)生響應(yīng)其注入性能將大幅降低。

3、以下技術(shù)可以解決一次性爆發(fā)式響應(yīng)的問題，例如：多層核殼結(jié)構(gòu)聚合物微球、調(diào)驅(qū)劑及其制備方法和應(yīng)用(cn111087553b)、一種具有核殼異性結(jié)構(gòu)的緩釋型聚合物微球提采劑及其制備方法(cn115806813a)、改性緩膨顆粒調(diào)剖劑及其制備方法和應(yīng)用(cn103205247a)。其中，中國(guó)石油化工股份有限公司于2018年10月23日申請(qǐng)的《多層核殼結(jié)構(gòu)聚合物微球、調(diào)驅(qū)劑及其制備方法和應(yīng)用》(專利，cn111087553a)。該專利針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備核殼型微球多采用分散聚合制得，反應(yīng)體系中含有大量易揮發(fā)物質(zhì)存在安全隱患、產(chǎn)品粒徑較大易沉降、需蒸餾提純成干粉使用；少數(shù)采用反相乳液法得到的為類球型產(chǎn)物、不能證明是核殼型結(jié)構(gòu)，且存在有效含量低、穩(wěn)定性差等問題。制備了一種多層核殼結(jié)構(gòu)聚合物微球，包括核、內(nèi)殼和外殼，其平均粒徑為100～1000nm，粒徑分散指數(shù)≤0.5，粒徑分布為單峰分布，可直接配入注入水中用于深度調(diào)剖、堵水、驅(qū)油等的油田提高采收率的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中。該類技術(shù)的缺點(diǎn)主要是多層核殼結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)溫度的定量響應(yīng)，即無(wú)法實(shí)現(xiàn)根據(jù)儲(chǔ)層溫度進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)；同時(shí)，該類聚合物微球粒徑較小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)裂縫等大尺寸優(yōu)勢(shì)通道的封堵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種非均勻膨脹凝膠顆粒及采用該顆粒的調(diào)驅(qū)劑以及儲(chǔ)層靶向調(diào)驅(qū)方法。

2、本發(fā)明第一方面提供一種多層覆膜凝膠顆粒，包括聚合物凝膠顆粒和包覆在所述聚合物凝膠顆粒表面的覆膜層，所述覆膜層為兩層以上，所述覆膜層各層的熔解溫度不同。

3、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述多層覆膜凝膠顆粒中內(nèi)部覆膜層的熔解溫度高于外部覆膜層的熔解溫度。

4、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述覆膜層的熔解溫度為70℃-150℃。

5、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述覆膜層包括硬脂酸鹽。

6、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述硬脂酸鹽為硬脂酸鈣、硬脂酸鈉。

7、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述聚合物凝膠顆粒的粒徑為3～70μm，所述覆膜層厚度為1～10μm。

8、本發(fā)明第二方面提供一種調(diào)驅(qū)劑，包括包覆不同層數(shù)覆膜層的聚合物凝膠顆粒，包覆層數(shù)為1～5層。

9、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，當(dāng)所述調(diào)驅(qū)劑包含包覆兩層以上覆膜層的聚合物凝膠顆粒時(shí)，不同覆膜層的熔解溫度不同。

10、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述包覆兩層以上覆膜層的聚合物凝膠顆粒的內(nèi)部覆膜層的熔解溫度高于外部覆膜層的熔解溫度。

11、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述覆膜層的熔解溫度為70℃-150℃。

12、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述調(diào)驅(qū)劑包括包覆一層覆膜層的聚合物凝膠顆粒和包覆兩層覆膜層的聚合物凝膠顆粒，所述包覆一層覆膜層的聚合物凝膠顆粒的覆膜層的熔點(diǎn)溫度與所述包覆兩層覆膜層的聚合物凝膠顆粒的外部覆膜層的熔點(diǎn)溫度相同，所述覆膜層包括硬脂酸鹽。

13、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述聚合物凝膠顆粒的所述聚合物凝膠顆粒的粒徑為3～70μm，所述覆膜層厚度為1～10μm。

14、本發(fā)明第三方面提供一種儲(chǔ)層液流轉(zhuǎn)向方法，該方法使用上述的調(diào)驅(qū)劑。

15、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，根據(jù)儲(chǔ)層溫度分布情況選擇所述調(diào)驅(qū)劑中包含不同層數(shù)覆膜層的聚合物凝膠顆粒的比例、和/或聚合物凝膠的粒徑、和/或各覆膜層的熔解溫度。

16、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，包括：配制包含所述調(diào)驅(qū)劑的分散液；將分散液與注入液混合后共同泵入地層；其中，所述分散液的溶劑為清水、鹽水、注入水或者回注水。

17、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-5wt％，粘度低于2mpa.s。

18、根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述注入液包括壓裂液、驅(qū)油體系。

19、本發(fā)明的多層覆膜凝膠顆粒具有非均勻膨脹性：包括凝膠顆粒膨脹倍數(shù)的非均勻性以及凝膠顆粒膨脹時(shí)間的非均勻性，可以在儲(chǔ)層運(yùn)移升溫過(guò)程中呈現(xiàn)不同的熔解狀態(tài)，最終導(dǎo)致凝膠顆粒的非均勻膨脹以及從注入端到儲(chǔ)層深部的全過(guò)程封堵。本發(fā)明的多層覆膜凝膠顆粒可以根據(jù)儲(chǔ)層溫度進(jìn)行覆膜熔解溫度的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)儲(chǔ)層靶向調(diào)驅(qū)。本發(fā)明不會(huì)增加作業(yè)時(shí)間，不需要額外的現(xiàn)場(chǎng)工作人員，經(jīng)濟(jì)效益更好。

技術(shù)特征：

1.一種多層覆膜凝膠顆粒，其特征在于，包括聚合物凝膠顆粒和包覆在所述聚合物凝膠顆粒表面的覆膜層，所述覆膜層為兩層以上，所述覆膜層各層的熔解溫度不同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層覆膜凝膠顆粒，其特征在于，所述多層覆膜凝膠顆粒中內(nèi)部覆膜層的熔解溫度高于外部覆膜層的熔解溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層覆膜凝膠顆粒，其特征在于，所述覆膜層的熔解溫度為70℃-150℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層覆膜凝膠顆粒，其特征在于，所述覆膜層包括硬脂酸鹽。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層覆膜凝膠顆粒，其特征在于，所述硬脂酸鹽為硬脂酸鈣、硬脂酸鈉。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層覆膜凝膠顆粒，其特征在于，所述聚合物凝膠顆粒的粒徑為3～70μm，所述覆膜層厚度為1～10μm。

7.一種調(diào)驅(qū)劑，其特征在于，包括包覆不同層數(shù)覆膜層的聚合物凝膠顆粒，包覆層數(shù)為1～5層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)驅(qū)劑，其特征在于，當(dāng)所述調(diào)驅(qū)劑包含包覆兩層以上覆膜層的聚合物凝膠顆粒時(shí)，不同覆膜層的熔解溫度不同。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)驅(qū)劑，其特征在于，所述包覆兩層以上覆膜層的聚合物凝膠顆粒的內(nèi)部覆膜層的熔解溫度高于外部覆膜層的熔解溫度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)驅(qū)劑，其特征在于，所述覆膜層的熔解溫度為70℃-150℃。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)驅(qū)劑，其特征在于，所述調(diào)驅(qū)劑包括包覆一層覆膜層的聚合物凝膠顆粒和包覆兩層覆膜層的聚合物凝膠顆粒，所述包覆一層覆膜層的聚合物凝膠顆粒的覆膜層的熔點(diǎn)溫度與所述包覆兩層覆膜層的聚合物凝膠顆粒的外部覆膜層的熔點(diǎn)溫度相同，所述覆膜層包括硬脂酸鹽。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)驅(qū)劑，其特征在于，所述聚合物凝膠顆粒的所述聚合物凝膠顆粒的粒徑為3～70μm，所述覆膜層厚度為1～10μm。

13.一種儲(chǔ)層液流轉(zhuǎn)向方法，其特征在于，使用權(quán)利要求7-12中任一項(xiàng)所述的調(diào)驅(qū)劑。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的儲(chǔ)層液流轉(zhuǎn)向方法，其特征在于，根據(jù)儲(chǔ)層溫度分布情況選擇所述調(diào)驅(qū)劑中包含不同層數(shù)覆膜層的聚合物凝膠顆粒的比例、和/或聚合物凝膠的粒徑、和/或各覆膜層的熔解溫度。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的儲(chǔ)層液流轉(zhuǎn)向方法，其特征在于，包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的儲(chǔ)層液流轉(zhuǎn)向方法，其特征在于，所述分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-5wt％，粘度低于2mpa.s。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的儲(chǔ)層液流轉(zhuǎn)向方法，其特征在于，所述注入液包括壓裂液、驅(qū)油體系。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種多層覆膜凝膠顆粒及其應(yīng)用。所述多層覆膜凝膠顆粒，包括聚合物凝膠顆粒和包覆在所述聚合物凝膠顆粒表面的覆膜層，所述覆膜層為兩層以上，所述覆膜層各層的熔解溫度不同。本發(fā)明的多層覆膜凝膠顆粒具有非均勻膨脹性：包括凝膠顆粒膨脹倍數(shù)的非均勻性以及凝膠顆粒膨脹時(shí)間的非均勻性，可以在儲(chǔ)層運(yùn)移升溫過(guò)程中呈現(xiàn)不同的熔解狀態(tài)，最終導(dǎo)致凝膠顆粒的非均勻膨脹以及從注入端到儲(chǔ)層深部的全過(guò)程封堵。本發(fā)明的多層覆膜凝膠顆?？梢愿鶕?jù)儲(chǔ)層溫度進(jìn)行覆膜熔解溫度的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)儲(chǔ)層靶向調(diào)驅(qū)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉光巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京百特泰科能源工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6